2021-2022学年上学期高中物理沪教版(2019)高二同步经典题精练之电路的动态分析专题

大变大变2021-2022学年上学期高中物理沪教版(2019)高二同步经典题精练之电路的动态分析专题一.选择题(共10小题)1.(2011·北京)如图所示电路，电源内阻不可忽略.开关S闭合后，在变阻器Ro的滑动端向下滑动的过程中()A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大，电流表的示数减小D.电压表的示数减小，电流表的示数增大2.(2001·上海)如图所示的电路中，闭合开关，灯L₁、L₂正常发光。由于电路出现故障，突然发现L₁变亮，L₂变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是()A.R₁断路B.R₂断路C.R₃短路D.R₄短路3.(2019·天津模拟)在如图所示电路中，闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U₁、U₂和U₃表示，电表示数变化量的大小分别用△I、△U₁、△U₂和△U₃表示，下列比值错误的是()004.(2021春·咸阳期末)用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，Ro是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP=11,PN=l2,则Rx的阻值为()口5.(2015·诏安县校级模拟)如图电路中，当合上开关S后，两个标有“3V、1W”的灯泡均不发光，用电压表测得Uac=Ubd=6V,如果各段导线及接线处均无问题，这说明(A.开关S未接通B.灯泡L₁的灯丝断了C.灯泡L₂的灯丝断了D.滑动变阻器R电阻丝断了6.(2017·浙江模拟)如图所示的电路中，电源、电压表、电流表都是理想的，当滑动变阻器的触头由a端向b端滑动时，下列说法正确的是()A.电压表增大，电流表读数增大B.电压表增大，电流表读数减小C.电压表读数不变，电流表读数增大D.电压表读数不变，电流表读数增减小7.(2020秋·会宁县期末)在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系.如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么,电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是()A.U越大，表示c越小，c与U成反比B.U越大，表示c越小，但c与U不成反比D.U越大，表示c越大，但c与U不成正比二.多选题(共3小题)11.(2018·海南)如图，三个电阻R₁、R₂、R3的阻值均为R,电源的内阻r<R,c为滑动变阻器的中点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的A.R₂消耗的功率变小B.R₃消耗的功率变大C.电源输出的功率变大D.电源内阻消耗的功率变大12.(2017秋·海淀区校级期末)如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向右端移动时，下面说法中正确的是()三.计算题(共1小题)(2)电源的内电压四.解答题(共1小题)15.(2019·雁塔区校级四模)在如图所示的电路中，R₁、R₂均为定值电阻，且R₁=1002,R₂阻值未知，R₃是一滑动变阻器，当其滑片从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电流的变化图线如图所示，其中A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的.求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R₂的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值.2021-2022学年上学期高中物理沪教版(2019)高二同步经典题精练之电路的动态分析专题一.选择题(共10小题)1.(2011·北京)如图所示电路，电源内阻不可忽略.开关S闭合后，在变阻器Ro的滑动端向下滑动的过程中()压变化.突然发现L₁变亮，L₂变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是()A.R₁断路B.R₂断路C.R₃短路D.R₄短路【考点】闭合电路的欧姆定律；串联电路和并联电路.【专题】恒定电流专题.串联再与L₂并联，两部分并联电路再串联，画出等效电路图。将选择逐一代入，根据欧姆定律分析，选择符合题意的选项。【解答】解：没有发生故障前，等效电路如图所示。ab部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，总电流减小，通过L2、R₄的电流都减小，L₂变暗，符合题意。故A正确。B、若R₂断路，总电阻变大，总电流减小，ac部分电路结构R₁、L₁中电流都减小，L₁变暗，与题意相矛盾，故B错溪。C、若R₃短路或R₄短路，总电阻减小，总电流增大，A中电流变大，与题意相矛盾，故CD错误。【点评】本题是电路中动态变化分析问题，首先要识别电路的结构，其次按照“局部→整体→局部”的思路进行分析。3.(2019·天津模拟)在如图所示电路中，闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U₁、U₂和U₃表示，电表示数变化量的大小分别用△I、△U₁、△U₂和△U₃表示，下列比值错误的是()变变B.大【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题；分析综合能力.变阻器是可变变阻器是可变电阻，根据闭合电路欧姆定律研【解答】解：A、根据欧姆定律役故当滑动变阻器的滑动触头P不变。故A则变大。根据闭合电路欧姆定律得：U₂=E-I(R₁+r),则4.(2021春·咸阳期末)用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，Ro是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP=11,PN=12,则Rx的阻值为()【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，说明通过电阻丝两侧的电流是相等的，而总电流一定，故通过Ro和Rx的电流也相等；并联电路电压相等，故电阻丝MP段与PN段电压之比等于Ro和Rx的电压比；再结合欧姆定律列式【解答】解：电阻丝MP段与PN段电压之比等于Ro和Rx的电压比，即通过电流表G的电流为零，说明通过电阻丝两侧的电流是相等的，而总电流一定，故通根据电照定律公解得【点评】本题是串并联电路中电流、电压关系和电阻定律、欧姆定律的综合运用问题，设计思路巧妙，考查了分析问题和解决问题的能力，不难。5.(2015·诏安县校级模拟)如图电路中，当合上开关S后，两个标有“3V、1W”的灯泡均不发光，用电压表测得Uac=Uba=6V,如果各段导线及接线处均无问题，这说明()A.开关S未接通B.灯泡L₁的灯丝断了C.灯泡L₂的灯丝断了D.滑动变阻器R电阻丝断了【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】根据电压表在电路中的作用进行分析，即电路发生断路时，电压表检测时有电压的线路出现断路(电源除外).【解答】解：闭合开关后，两个小灯泡均不发光，说明电路为断路，电压表测得ac与bd两点间的电压均为6V,而ac和bd的公共部分为bc,因此bc处发生断路，即L₂的灯丝断了。若L₁灯或变阻器断路，Uac=Uba=0,与题不符。故C正确，ABD错误。【点评】知道会用电压表检测电路中的故障是解决本题的关键，抓住那部分电路的电压等于电源两极间的电压，那部分电路存在断路.6.(2017·浙江模拟)如图所示的电路中，电源、电压表、电流表都是理想的，当滑动变阻器的触头由a端向b端滑动时，下列说法正确的是()A.电压表增大，电流表读数增大B.电压表增大，电流表读数减小C.电压表读数不变，电流表读数增大D.电压表读数不变，电流表读数增减小【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】比较思想；控制变量法；恒定电流专题.【分析】分析电路结构，由滑片的移动方向分析变阻器接入电阻的变化，由闭合电路欧姆定律可得出电路中电流及路端电压的变化，再对局部电路分析即可得出电流表与电压表的变化.【解答】解：由图可知，R与R₂并联后与R₁串联；当滑动变阻器的触头由a端向b端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，内电压减小，则路端电压增大，故电压表V示数增大；因电路中总电流减小，则R₁两端的电压减小，而路端电压减小，故并联部分电压增大，A.电压表的示数变大B.电流表的示数变小C.电源的输出功率一定增大【考点】闭合电路的欧姆定律；电功、电功率.【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；理解能力.【分析】滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电路电阻减小，则由闭合电路的欧姆定律再分析并联电路可得出电流表示数的变化；根据功率公式求解定值电阻消耗的功率。【解答】解：由图可知R₂与R并联后与R₁串联，电压表测路端电压，电流表测量流过AB、当滑动变阻器的滑片由中点滑向a端时，接入电路的电阻减小，则由闭合电路欧姆定律可知，干路电流增加，内电压增加，由U=E-Ir可知路端电压减小，即电压表示数本题中外电阻和内阻的关系不明确，则滑动变阻器的滑片由中点滑向a端时，电源的输D、由上述分析可知，当滑动变阻器的滑片由中点滑向a端时，干路电流增加，根据P=【点评】此题考查了闭合电路欧姆定律的相关知识，属于电路中动态变化分析的问题，首先要搞清电路的结构，其次要按“部分→整体→部分”的顺序分析。9.(2021·浙江模拟)如图所示，电路中R为滑动变阻器，R₁,R₂是定值电阻，理想电压表V的读数为U,理想电流表A的读数为I₁,电源内阻不能忽略，则下列说法正确的是(),二.多选题(共3小题)A.R₂消耗的功率变小B.R₃消耗的功率变大C.电源输出的功率变大【考点】闭合电路的欧姆定律；电功、电功率.【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题.为滑动变阻器的中点，滑动触头在此点时，总电阻最大，然后根据欧姆定律分析电流变化，根据P=UI分析功率变化。【解答】解：ABD、c为滑动变阻器的中点，滑动触头在此点时，总电阻最大，变阻器的滑片由c点向a端滑动，总电阻减小，总电流增大，R₁和电源内阻分的电压增【点评】本题考查了串、联电路的特点和欧姆定律的灵活运用，难点是滑动变阻器滑片P12.(2017秋·海淀区校级期末)如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向右端移动时，下面说法中正确的是()A.电压表V₁的读数减小，电流表A₁的读数增大B.电压表V₁的读数增大，电流表A₁的读数减小C.电压表V₂的读数减小，电流表A₂的读数增大D.电压表V₂的读数增大，电流表A₂的读数减小【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】比较思想；控制变量法；恒定电流专题.【分析】当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，分析外电路总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律判断干路电流的变化，即可知电流表A₁读数的变化。根据欧姆定律分析电压表V₁读数的变化。根据干路电流的变化，分析路端电压的变化，判断电流表A₂读数的变化。由干路电流与通过R₃电流的变化，分析通过R₂电流的变化，即可判断电压表V2读数的变化。【解答】解：当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电流表A₁读数增大；电压表V₁读数U₁=E-I(R₁+r),I增大，其他量不变，则U₁减小；通过电流表A2的电流U₁减小，则I₂减小；流过R₂的电流I₂′=I-I₂,I增大，I₂减小，则I₂’增大，则伏特表V₂的读数增大。综上，电压表V₁的读数减小，电流表A₁的读数增大，伏特表V₂的读数增大，电流表【点评】本题是简单的电路动态分析问题，按“部分→整体→部分”的思路进行分析，对于并联电路，要抓住干路电流等于各支路电流之和分析两个支路电流的关系。开关K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等.则以下说法中正确的是()三.计算题(共1小题)R₂两端电压：U₂=E-U₁-U内=(12-3-3)V=6V答：(1)R₁两端的电压为3V(2)电源的内电压为3V(3)电动机的热功率为2W,输出的机械功率为10W。四.解答题(共1小题)电流的变化图线如图所示，其中A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的.求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R₂的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值.【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】(1)电源的路端电压随电流的变化图线斜率大小等于电源的内阻，由闭合电路欧姆定律求出电动势.(3)滑动变阻器阻值最大时，外电阻最大，电流最小，由图读出电压和电流，由欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值.【解答】解：(1)电源的路端电压随电流的变化图线斜率大小等于电源的内阻，则有内电源的电动势为E=U+Ir,取电压U=16V,电流I=0.2A,代入解得，E=20V.(2)当滑片滑到最右端时，R₁,R₃被短路，外电路的电阻最小，电流最大，此时电压U=4V,电流I=0.8A,则定值电阻(3)滑动变阻器阻值最大时，外电阻最大，电流最小，此时电压U=16V,电流I=0.2A,外电路总电阻为(1)电源的电动势和内阻分别为E=20V和r=202;(2)定值电阻R₂的阻值为52;(3)滑动变阻器的最大阻值为300Q.【点评】本题要理解电源的伏安特性曲线的意义，可由图线上两点的坐标建立方程组求解电源的电动势和内阻.考点卡片1.电容器与电容【知识点的认识】1.电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。(2)带电量：一个极板所带电量的绝对值。(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。(2)定义式：(3)物理意义：表示电容器储存电荷的本领大小的物理量。(4)单位：法拉(F)(5)说明：电容是反映了电容器储存电荷能力的物理量，其数值由电容器的构造决定，而与电容器带不带电或带多少电无关。就像水容器一样，它的容量大小与水的深度无关。电容其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距次定式：离，k则是静电力常量。而常见的平行板电容器，电容为(e为极板间介质的介电常数，S为极板面积，d为极板间的距离。)【命题方向】题型一：对电容器的认识例1:下列四个电学器材中，电容器是()A.D.分析：每种类型的电容内部结构是不一样的，简单来根据介质的不同又分为薄膜电容、铝电解电容、陶瓷电容等。B、这是滑动变阻器，是一个可调电阻。故B错误；C、这是电流表，用来测量电流的器材，故C错误；D、这是一个可调电容大小的电容器，故D正确。点评：了解常见的电容器构造，并能区分于其他的电器。题型二：对电容器的理解例2:关于电容器，下列说法中正确的是()A.电容器是产生电荷的装置B.两个金属导体直接接触就构成了一个电容器C.电容器充电时能使两个极板带上等量的异种电荷D.电容器充电时能使两个极板带上等量的同种电荷分析：两个相互靠近又彼此绝缘的导体就构成一个电容器，电容器充电时两个极板会带等量异种电荷。解：A、电容器是容纳电荷的装置，它不能产生电荷；故A错误；B、只有彼此绝缘的导体相互靠近才能构成电容器；两导体直接接触就不能再容纳电荷；故点评：本题考查对电容器的理解；明确只要两个相互靠近又彼此绝缘的导体就构成一个电容器；它通过电荷间的吸引而起到储存电荷的作用。2.闭合电路的欧姆定律【知识点的认识】(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。(2)公式：(只适用于纯电阻电路);【命题方向】(2)当外电路短路时，,U=0(1)第一类常考题型是对电路的动态分析：如图所示，电源电动势为E,内阻为r,当滑动变阻器的滑片P处于左端时，三盏灯L₁、L₂、L₃均发光良好。在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中，下列说法中正确的是()C.电压表V1、V₂示数均变大D.电压表V₁、V₂示数之和变大分析：在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中，先分析变阻器接入电路的电阻如何变化，分析外电路总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化，即可L₂两端电压的变化，从而知道灯泡L₂亮度的变化和电压表V₂示数的变化。再根据路端电压的变化，分析灯泡L₃亮度的变化和电压表V₁示数的变化；根据干路电流与L₃电流的变化，分析L₁电流的变化，即可判断灯泡L₁亮度的变化。根据路端电压的变化，判断两电压小，灯泡L₂变暗，故B错误。阻变大，根据闭合依姆定作可得干格出流C、灯泡L₂两端电压U₂=IR₂变小，即电压表V₂示数变小，电压表V₁的读数为U₁=E-I(r+R₂),变大，故C错误。A、小灯泡L₃变亮，根据串、并联电路的特点I=I₁+I₃,I减小，大，则通过小灯泡L₁的电流I₁减小，小灯泡L₁变暗，故A正确。D、电压表V₁、V₂示数之和为U=E-Ir,I减小，U增大，故D正确。故选AD。点评：本题首先要搞清电路的连接方式，搞懂电压表测量哪部分电路的电压，其次按“局部→整体→局部”的思路进行分析。分析此类问题要注意以下三点：①闭合电路欧姆定律E=U+Ir(E、r不变)和部分电路欧姆定律U=IR联合使用。②局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增。③两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和。(2)第二类常考题型是闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率：如图所示，电源电动势E=12V,内阻r=3Q,甲图中Ro=1Ω,乙图中直流电动机内阻Ro'=1Ω,当调节滑动变阻器R₁时可使甲电路输出功率最大，同样，调节R₂时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为Po=2W),则R₁和R₂的值为A.2Q,2ΩB.2Ω,1.5ΩC.1.50,1.5ΩD.1.5Ω,2Q分析：对于甲图，当电路的内阻和外阻相等时，电路的输出功率最大，由此可以求得甲图中的最大的功率；对于乙图，求出最大输出的功率的表达式，利用数学知识求乙图中的电阻的解：据当电路的外电阻等于内阻时，电路的输出功率最大，所以甲图R₁=r-Ro=3Ω-1Ω=2Ω对于乙图，输出的功率最大时，电动机的额定功率Po=2W,电路中电流为I,联立①②利用数学关系求得当R₂=1.5Ω时，乙电路的输出功率最大为12W,故ACD错误，对闭合电路功率的两点认识①闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能。内外电路将电能转化为②外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大。(3)第三类常考题型是电源的U-I图象的应用如图，直线A为电源的U-I图线，直线B和C分别为电阻R₁和R₂的U-I图线，用该电源分别与R₁、R₂组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P₁、P₂,电源的效率分别为ηi、A.P₁>P₂B.P₁=P₂C.ηι>分析：电源的效率等于电源输出功率与电源总功率的百分比，根据效率的定义，找出效率与电源路端电压的关系，由图读出路端电压，就能求出效率；电源与电阻的U-I图线的交点，表示电阻接在电源上时的工作状态，可读出电压、电流，算出电源的输出功率，进而比较大效率与路端电压成正比，B接在电源上时路端电(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。确定局确定局分析总最后分析局部电阻电阻的流、路端部电压、电的变化变化流的变化内消耗功率R:P总功率P=IE01.根据U=E-Ir可知，电源的U-I图线是如图所示的一条倾斜的直线。(1)直线斜率的绝对值表示电源的电阻r,纵轴的截距为电源电动势E。(2)直线上任何一点A与原点O的连线的斜率表示对应的外电路电阻R。(3)图线上每一点的坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率，对于图中的A点有PA=2.对于U-I图线中纵坐标(U)不从零开始的情况，图线与横坐标的交点坐标小于短路电流，但直线斜率的绝对值仍等于电源的内阻。3.电功、电功率【知识点的认识】(1)电功：电路中电场力移动电荷做的功.(3)实质：电能转化成其他形式能的过程.(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢.(2)公式：【命题方向】(1)常考题型考查对电功与电热：功率为10w的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当.根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代.估算出全国一年节省的电能最接近()分析：全国大约有5.5亿户人家，每天亮灯时间大约4h,已知白炽灯和节能灯的额定功率和各自的工作时间，根据公式W=Pt可求节能灯少消耗的电能.解：全国一年节省的电能最接近W=Pt=2(0.06kW-0.01kW)×5.5×10⁸×4h×365=8.03点评：本题考查的功率的计算，关键是要了解全国有多少家庭及每天亮灯时间.解题过程中要注意单位的换算，同时养成节能的好习惯.(2)第二类常考题型是考查电功率与热功率的理解：额定电压都是110V,额定功率PA=100W、PB=40W的电灯两盏，若接在外电压是220V的电路上，使每盏电灯均能正常发光，且电路中消耗的功率最小的电路是下图所示的()BB.分析：由题可知，灯泡的电压相等，但是灯泡的功率不同，由此可以知道两种灯泡的电阻的大小不同，在由电路的串并联的知识先逐个分析灯泡能否正常的发光，再判断消耗的功率最B、由于额定电压都是110V,额定功率PA=100W、PB=40W,由此可知RB>RA,把灯泡A与电阻并联的话，会使并联的部分的电阻更小，所以AB的电压不会平分，AB不会同时正常发光，所以B错误；C、由于额定电压都是110V,额定功率PA=100W、PB=40W,由此可知RB>RA,把灯泡B与电阻并联的话，可以使并联部分的电阻减小，可能使A与并联部分的电阻相同，所以AB能同时正常发光，并且电路消耗的功率与A灯泡的功率相同，所以总功率的大小为D、把AB并联之后与电